组织粘合材料的制作方法

组织粘合材料被用于各种医学应用。这些材料例如用于将伤口覆盖或密封以防止或减少体液渗漏。组织粘合材料的特定应用是硬脑膜的密封。硬脑膜是包围中枢神经系统的脑和脊髓的最外层的膜层。在例如外伤或颅手术之后，打开的硬脑膜需要密封以防止脑脊液渗漏。即使在手术中通过缝合线、短纤维(staple)等使硬脑膜闭合时，脑脊液仍可能渗漏，尤其是通过剩余的小开口渗漏。因此通常需要通过外科手术密封剂使硬脑膜密封。优选地，这种密封剂材料基于组织粘合材料，以使不需要胶或其他类型的粘合剂来应用密封剂并且密封硬脑膜。希望组织粘合材料的特征为多种性质。组织粘合性可生物吸收的材料应当是生物相容的，这意味着其是无毒的，并且引起最小的炎性和/或免疫反应。还优选地，组织粘合性不具有刺激作用和/或不抑制组织的愈合过程。尤其是可以通过材料的可生物吸收性质来实现这种生物相容性。可生物吸收性在此意指材料可以通过身体分解，并且从身体清除，以及不需要机械地去除。通常通过水解或酶裂解成可代谢或排泄(例如经由肾或肝)的较小化合物发生材料的分解。还需要装置对硬脑膜具有足够的粘合强度。此外，装置优选为足够抗破裂的，优选地在硬脑膜治愈和闭合所需要的整个时期是足够抗破裂的。足够的粘合强度和抗破裂性是适当密封硬脑膜的先决条件。此外，优选地，所述装置容易由外科医生在手术期间应用。一些已知的组织粘合性硬脑膜密封剂基于原位水凝胶形成(例如，durasealtm)。这些水凝胶形成材料通常基于其中将组分分别但同时应用在待密封组织上的双组分系统。然后所述两种组分在组织表面形成水凝胶，由此使其密封。此类基于双组分的系统的缺点是在手术期间系统难以操作。此外，由于水合的组分的寿命受限，双组分系统通常必须在使用前新鲜制备(水合)。此外，诸如durasealtm的水凝胶与术后膨胀有关，具有例如脊髓的术后压迫的风险(参见，例如，lee等人，koreanjournalspine10(2013年3月)44-46)。组织粘合装置在wo2011/079336中公开，并且以商品名hemopatchtm销售。这种贴剂的缺点是其对硬脑膜的小的粘附强度，使其在密封硬脑膜时失效。wo2009/019516公开了另一种以商品名tissuepatchduraltm市售的组织粘合装置。tissuepatchduraltm的缺点是其对硬脑膜的低的粘附强度，以及受限的持久抗破裂性，意味着其(硬脑膜)密封性质随时间减小，并且通常在24小时内丧失。此外，制造所述贴剂的基于聚(丙烯酸)的聚合物仅具有有限的可生物吸收性。本发明人发现了可用于生产满足上述性质并且至少部分解决已知组织粘合装置的缺点的组织粘合装置的聚合物掺混物。因此本发明提供了包含可生物吸收的载体聚合物和可生物吸收的合成的组织反应性聚合物的组织粘合聚合物掺混物。载体聚合物存在于掺混物中，以为包含聚合物掺混物的装置提供结构支撑。适合的载体聚合物可以是合成的或生物的。优选地，合成的载体聚合物包括聚酯、聚醚、聚羟基酸、聚内酯、聚醚酯、聚碳酸酯、聚二氧六环、聚酸酐、聚氨基甲酸酯、聚酯(醚)氨基甲酸酯、聚氨基甲酸酯脲、聚酰胺、聚酯酰胺、聚原酸酯、聚氨基酸、聚磷酸酯、聚磷腈及其组合。优选地，合成的载体聚合物由聚酯和/或聚醚组成。优选的聚酯基于丙交酯(d和/或l)、ε-己内酯、乙交酯及其组合。用包含将dl-丙交酯与ε-己内酯共聚可得的聚(dl-丙交酯-共-ε-己内酯)共聚物的合成的载体聚合物得到了特别好的结果，所述聚(dl-丙交酯-共-ε-己内酯)共聚物的丙交酯含量优选为51mol％至75mol％，更优选为55mol％至70mol％，最优选为62mol％至69mol％。在具体的实施方案中，诸如聚(dl-丙交酯-共-ε-己内酯)共聚物的聚酯是较大共聚物的嵌段(或链段)，例如wo99/64491和wo2004/062704(两者均整体并入本文)公开的聚氨基甲酸酯中的嵌段。优选地，合成的载体聚合物为聚(dl-丙交酯-共-ε-己内酯)共聚物。这种共聚物在例如wo2003/066705(整体并入本文)中公开。在其中载体聚合物为生物载体聚合物的实施方案中，生物载体聚合物通常包含优选地选自直链淀粉、支链淀粉和/或糖原的多糖。用支链淀粉得到了特别好的结果，因此支链淀粉对于生物载体聚合物是优选的。有利地，合成的载体聚合物使其能够容易地改变装置的结构(即，例如可以形成泡沫、凝胶或片)。此外，合成的载体聚合物的可生物吸收性可以通过改变化学组成来改进。聚合物掺混物的组织粘合性质尤其是来源于包含组织反应性基团的组织反应性聚合物。组织反应性官能团意指可与组织反应并形成共价键的任何化学基团、官能团或部分。细胞(以及由细胞形成的组织)通常包含可发生各种反应的在外表面上的蛋白质和糖类。因此本发明基于组织反应性聚合物与组织反应并且形成共价键的想法。例如，蛋白质的胺可以与活化酯反应以形成酰胺键，或者硫醚可以与另一硫醚反应以形成二硫键。可以理解，其他键合类型，例如范德华相互作用、氢键键合、离子相互作用等，也可以在本发明的组织反应性聚合物的总键合能力中发挥作用。各个键合类型的特定发生和强度通常取决于组织的种类、组织反应性聚合物的化学组成以及基于其的装置结构。组织反应性官能团在水性环境中是适当稳定的，但同时对于组织具有足够的反应性。尽管组织反应性官能团可以对水解敏感，但适当的稳定意指基团保持稳定足够长的时间用于组织粘合聚合物与组织反应。照此，优选的本发明的组织反应性聚合物包含组织反应性官能团，其为活化酯、酰氯、酸酐、醛、对硝基苯基碳酸酯、环氧化物、异氰酸酯、乙烯基砜、马来酰亚胺、邻吡啶基二硫醚、硫醇或其组合。活化酯、酰氯、酸酐、醛、乙烯基砜、马来酰亚胺和异氰酸酯是通常可以与组织的胺或另一亲核体反应的亲电子基团。硫醇或邻吡啶基二硫醚可以与组织形成二硫键。特别优选的组织反应性官能团是活化酯。活化酯可以为硫酯、全氟烷基酯、五氟苯酚酯、n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)酯、其衍生物、以及这些物质的组合。用n-羟基琥珀酰亚胺酯得到了特别好的结果，因为这种酯足够稳定，使得容易操作，并且也允许良好的组织键合。因此n-羟基琥珀酰亚胺酯或其衍生物是最优选的。nhs酯的衍生物的实例是n-羟基硫琥珀酰亚胺及其盐。在本发明的特别优选的实施方案中，组织反应性聚合物基于聚乙二醇，优选地基于多臂聚乙二醇(peg)，更优选地基于4臂或8臂聚乙二醇，最优选地基于8臂聚乙二醇。意外地发现，如果组织反应性聚合物基于多臂聚乙二醇，组织反应性聚合物对组织的粘合强度大幅改善，特别是对硬脑膜的粘合强度。与不基于多臂peg的组织反应性聚合物掺混物(例如，基于直链peg的组织粘合聚合物)相比，即使每克组织粘合聚合物掺混物的组织反应性基团数较低，仍然观察到了基于多臂peg的掺混物的这种改善的组织粘合强度。因此，当例如与基于直链peg的组织粘合聚合物相比时，使用基于多臂peg的组织反应性聚合物允许在掺混物中使用较少的这种聚合物以得到相同的组织粘合强度，或者在掺混物中使用相似量的这种聚合物以得到较高的组织粘合强度。因此，基于peg的组织粘合聚合物与此类聚合物的多个臂之间存在强的协同作用。多臂peg通常基于包含其中可加入聚乙二醇臂或基团的多个锚定基团的核心。与peg臂相比，由于所述核心通常相对较小，多臂peg通常可被认为是星形的。然而，所述核心也可以包含诸如聚合物(例如，聚乙二醇)的较大组分，并且因此也可以具有大的长度和重量。4臂peg的典型核心可以例如基于赤藓糖醇或季戊四醇，而8臂peg的典型核心可以例如基于六甘油。各个臂的远端通常用被组织反应性官能团官能化的间隔物来官能化。多臂peg可以根据核心的组成、臂长度、间隔物组成、间隔物长度和组织反应性官能团的组成来改变。多臂peg中的臂通常具有约相同的分子量(以及因此尺寸)。组织反应性聚合物的分子量优选为2000g/mol至100000g/mol，优选为10000g/mol至80000g/mol，更优选为20000g/mol至60000g/mol，最优选为约40000g/mol。组织反应性聚合物通常是需要精心的合成工作的复合化合物，并且因此相比载体聚合物更加昂贵。因此优选地使用聚合物掺混物和/或其装置的足够的组织粘合性所需的最小量的组织反应性聚合物。照此，材料中载体聚合物与组织反应性聚合物的比例(以重量计)为1:10至10:1。更优选的比例可以取决于掺混物在装置中的应用。例如，掺混物可以用于单层组织粘合装置，或者用于多层(例如，双层)装置(参见下文)。如果组织粘合装置是单层的，则载体聚合物与粘合聚合物的比例优选为1:10，更优选为1:5，最优选为1:3。如果组织粘合装置是多层的，则载体聚合物与粘合聚合物的比例可以为10:1，更优选为5:1，最优选为3:1。在本发明的优选实施方案中，组织粘合聚合物掺混物还包含缓冲剂，优选ph大于7的缓冲剂，更优选ph为8至10的缓冲剂。意外地发现，缓冲剂的存在改善了组织粘合聚合物掺混物的组织粘合性质。不希望受理论束缚，发明人认为缓冲剂局部地提供了有利的(优选为高的)ph值，在该ph值下组织与组织反应性聚合物的反应速率较高。缓冲剂优选为对于聚合物掺混物的降解性质是无害的。另外，缓冲剂优选为生物相容的。因此，缓冲剂优选地选自磷酸盐(例如，na2hpo4)、碳酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐、诸如bicine的good’s缓冲剂(优选为在大于7的ph范围、更优选在大于8的ph范围适用的那些good’s缓冲剂)等。在具体的实施方案中，除了载体聚合物和组织反应性聚合物之外，可以存在填料聚合物。填料聚合物通常基于不被组织反应性官能团官能化的聚乙二醇。填料聚合物的功能是为载体聚合物提供刚度。本发明的组织粘合聚合物掺混物可以用于手术方法，特别是用于密封硬脑膜的方法。本发明的另一方面涉及包含组织粘合聚合物掺混物的用于密封硬脑膜的组织粘合装置。所述装置可以具有泡沫结构、片结构、凝胶状结构或其组合。使用泡沫结构得到了特别好的结果，因此泡沫结构是优选的。在装置的优选实施方案中，如图1和图2所示，装置包含聚合物掺混物的泡沫层(1)，其至少部分被片层(2)覆盖。发现片层可以对渗漏和破裂提供额外的抗性。优选地，片层与泡沫层不同地着色，使得当使用时，组织粘合(泡沫)层可以更容易地与片层相区别。片层可以例如包含聚酯或聚氨基甲酸酯。优选地，片层包含聚氨基甲酸酯，更优选地包含wo99/64491中描述的基于二异氰酸酯连接的聚酯聚合物和二醇组分的聚氨基甲酸酯。最优选地，此类聚氨基甲酸酯基于由4-丁烷二异氰酸酯封端并且与基于由1,4-丁烷二异氰酸酯(bdi)连接的两个1,4-丁烷二醇组分(bdo)的二醇聚合的50/50d,l-丙交酯/ε-己内酯共聚酯预聚物(pp)–即，具有(bdi-pp-bdi-bdo-bdi-bdo)n的结构的聚氨基甲酸酯。优选地，所述装置或上述泡沫层(1)基本由组织粘合聚合物掺混物组成。诸如药物(例如，止血剂、抗炎剂等)的其他组分也可以存在于装置中，只要这些组分不会不期望地干扰装置的粘合性质。通常，组织粘合装置具有包含至少两层的多层结构。第一层包含组织粘合聚合物掺混物，并且第二层基本由任选地掺混有填料聚合物的载体聚合物组成。第一层将应用至硬脑膜用于粘合，并且第二层将主要提供支撑。在另一个实施方案中，组织反应性聚合物的浓度在垂直于可粘附至硬脑膜的装置平面的方向逐渐变化。在此类实施方案中，需要的组织反应性聚合物的量可能受到限制。发明人发现，本发明的装置意外良好地粘附至硬脑膜和骨组织。还发现装置(因此包括现有技术中已知的装置)的粘合通常可以根据粘附的组织的类型而变化。例如，良好地粘附至肝组织的装置仅可以适度地粘附至硬脑膜。实际上发现硬脑膜是特别难以粘附的。本发明的装置优选地具有大于1.0n的粘合强度。通过将硬脑膜的片切割成两个切片，并且将装置粘附至两个切片，使得切片在其切割点处结合，以在装置与硬脑膜之间形成结合，从而确定粘合强度。通过使用万能测试机，以10mm/min将结合的切片拉拽分离，以测定装置与硬脑膜之间的结合失效前应用的最大负载。粘合强度被定义为装置与硬脑膜之间的结合失效前应用的最大负载。优选地，装置保持粘合至硬脑膜持续较长的时间，足以使硬脑膜治愈并且闭合。伤口位点通常会遇到潮湿条件。如此，装置优选地在潮湿条件下具有大于1.0n的持久粘合强度，持续至少24小时。持久粘合强度与粘合强度类似地测定，区别在于，在测定装置与硬脑膜的结合的断裂点之前，将通过粘附装置结合的切片浸没并储存在盐水溶液中，持续某一时间段。最优选地，装置具有大于1.0n的持久粘合强度，保持至少1周。硬脑膜通常经历来自脑脊液的8mmhg至15mmhg的压力。70mmhg的主要峰值压力，虽然非常短，但可以由于打嗝、打喷嚏、咳嗽等而经历。因此本发明的装置优选地具有至少8mmhg、优选至少15mmhg、更优选至少30mmhg、最优选至少45mmhg的抗破裂性。通过用硬脑膜来封闭含液体的容器来确定抗破裂性。将硬脑膜刺破，以便得到直径约3mm的刺痕。通过施加9.8n的力持续2分钟，用粘附至刺痕周围的硬脑膜的装置来覆盖刺痕。然后，将容器中的压力升高，使得容器中含有的液体对密封刺痕的装置施加压力。抗破裂性是发生渗漏的点。优选地，装置保持对硬脑膜的抗破裂性持续较长的时间，足以使硬脑膜治愈并闭合。如此，装置优选地具有至少8mmhg、优选至少15mmhg的持久抗破裂性，持续至少24小时。与抗破裂性类似地测定抗破裂性的持久性，区别在于，在测定装置的破裂点之前，将通过装置密封的刺破的硬脑膜浸没并储存在盐水溶液中，持续某一段时间。最优选地，装置具有大于15mmhg的持久抗破裂性，持续至少1周。为了清楚和简明描述的目的，特征在本文中作为相同或不同实施方案的一部分来描述，然而，将认识到，本发明的范围可以包括具有全部或一些所描述特征的组合的实施方案。本发明可以用以下实施例来说明。实施例1：聚酯泡沫装置的制备按照下文制备了基于包含聚(dl-丙交酯-共-ε-己内酯)共聚物和具有戊二酸酯间隔物的40kd的组织反应性聚合物8臂nhs官能化peg(8apegnhs40k)的聚合物掺混物的装置。如wo2003/066705所述，通过dl-丙交酯与ε-己内酯的共聚合制备了聚(dl-丙交酯-共-ε-己内酯)共聚物(llc)。8apegnhs40k从jenkemtechnologies购得。将共聚物以2.5wt％的浓度溶解于二氧六环，用环己烷(2wt％)作为致孔剂。添加8apegnhs40k以得到50mg/ml的浓度。将溶液倒入模具(2×2×1.5cm)，并且在-24℃下冷却。冻干固化的溶液提供泡沫装置。在另一个实施例中，使用5×5cm和10×10cm的模具，以及适量的溶液。实施例2：多层聚酯泡沫装置的制备根据实施例1制备溶液，将1ml该溶液倒入模具(2×2×1.5cm)，然后将模具冷却(-24℃)，直至溶液固化。在冻结的溶液顶部添加1ml在1,4-二氧六环中的含peg-oh(20k)(浓缩的)的第二溶液。将模具置于-24℃，直至模具的全部内含物固化。将模具置于冻干器中，并且将溶剂去除过夜。实施例3：在一侧具有致密片的聚酯泡沫装置的制备将聚氨基甲酸酯(约2wt％)在氯仿中的溶液浇铸在实施例2描述的模具中。在溶剂蒸发后得到片。将模具和片在-24℃下冷却。将实施例1的lcc共聚物以2.5wt％的浓度溶解于二氧六环，使用环己烷(2wt％)作为致孔剂。添加8apegnhs40k以得到50mg/ml的浓度。将溶液倒在模具(2×2×1.5cm)中冷却片的顶部，然后在-24℃下冷却。冻干固化的溶液提供泡沫装置。在其他实施例中，使用了5×5cm和10×10cm的模具，以及适量的溶液。实施例4：在一侧具有片并且含有缓冲剂盐的聚酯泡沫装置的制备将聚氨基甲酸酯(约3wt％)在氯仿中的溶液浇铸在模具中。在溶剂蒸发后得到片。将模具和片在-24℃下冷却。将实施例1的lcc共聚物以2.5wt％的浓度溶解于二氧六环。添加8apegnhs40k以得到40mg/ml的浓度。向其中以3mg/ml的浓度添加磷酸氢二钠。将得到的溶液倒在模具(7×7×1.5cm)中冷却片的顶部，然后在-24℃下冷却。冻干固化的溶液提供泡沫装置。实施例5：支链淀粉泡沫装置的制备将支链淀粉与水以1:7的重量比混合。通过在强力搅拌下加热该悬浮液(95℃)持续60分钟得到凝胶。将凝胶倒入模具(2×2×1.5cm)中，冷却(-24℃)，并且在冻干后得到支链淀粉的泡沫。实施例6：被8apegnhs浸渍并且被聚酯片覆盖的支链淀粉泡沫装置将根据实施例5制备的支链淀粉泡沫用组织反应性聚合物(8apegnhs10k)在氯仿中的溶液浸渍。以便在泡沫中得到80mg组织反应性聚合物的负载。将溶剂蒸发后，将泡沫用共聚酯聚(dl-丙交酯-共-ε-己内酯)共聚物的片覆盖。将聚(dl-丙交酯-共-ε-己内酯)共聚物的片用2wt％的共聚物的氯仿溶液覆盖，并且将具有组织反应性聚合物的支链淀粉泡沫压在所述片上。将溶剂蒸发后，得到了顶部具有致密片的泡沫。实施例7：粘合强度的测定通过将猪硬脑膜的片切割成两个切片，并且将装置粘附至两个切片，使得切片在其切割点处结合，从而测定粘合强度。通过施加9.8n的力持续2分钟来实现粘附。通过使用万能测试机，以10mm/min将结合的切片拉拽分离，以测定破坏装置与硬脑膜的结合所需的力。粘合强度被定义为装置与硬脑膜之间的结合失效前应用的最大负载。比较实施例1：市售密封剂的粘合强度的测定在比较实施例中，市售密封剂的粘合强度如实施例7所述测定。结果提供在表1中。tissuepatchduraltm从tissuemed购得，hemopatchtm和tachosiltm从baxter购得。表1实施例8：持久粘合强度的测定与实施例1相当地制备表2中给出的装置，但组织反应性聚合物具有不同的臂数和不同的分子量。按照与实施例7相当的方法来测试装置的持久粘合强度，区别在于，在测定装置与硬脑膜的粘合强度之前，将通过粘附装置结合的切片浸没并储存在盐水溶液中，持续某一时间段(0至168h，如表2所示)。结果给出在表2中。表2实施例9：依赖于基于peg多臂的装置的粘合强度的测定如实施例1所述提供三种不同的装置(装置#1至#3)，每一种装置包含相同浓度的不同组织粘合聚合物，所述组织粘合聚合物具有含nhs的peg臂。如实施例7所述测定各个装置对硬脑膜的粘合强度。装置#1–1臂：1pegnhs2k(1mmolnhs/克聚合物)装置#2–4臂：4pegnhs10k(0.4mmolnhs/克聚合物)装置#3–8臂：8pegnhs40k(0.2mmolnhs/克聚合物)粘合强度提供在图3中。结果显示，尽管具有较少的nhs/克聚合物，但多臂peg组织粘合聚合物装置展示出对硬脑膜的相对高的粘合强度。实施例10：抗破裂性通过用硬脑膜封闭含有液体的容器来测定得自实施例1和实施例2的装置的抗破裂性。将硬脑膜刺破，以便得到直径3mm的刺痕。通过施加9.8n的力持续2分钟，用粘附至刺痕周围的硬脑膜的装置覆盖刺痕。然后，将容器中的压力升高，使得容器中含有的液体对密封刺痕的装置施加压力。抗破裂性是装置破裂的点。结果提供在表3中。比较实施例2：市售密封剂的抗破裂性在比较实施例中，市售密封剂的抗破裂性如实施例10所述测定。结果提供在表3中。表3装置抗破裂性(mmhg)实施例1lcc+8apegnhs40k59实施例1lcc+8apegnhs40k(在盐水中24h后)16实施例4(lcc+8apegnhs40k+na2hpo4缓冲剂)+共聚酯片106实施例5支链淀粉14实施例6(支链淀粉/8apegnhs10k)+共聚酯片51比较装置hemopatchtm19tissuepatchduraltm7实施例11：缓冲剂对聚(dl-丙交酯-共-ε-己内酯)共聚物(llc)的降解的作用将如实施例1制备的聚(dl-丙交酯-共-ε-己内酯)共聚物(llc)以2.5wt％的浓度溶解于二氧六环，并且将三种不同的缓冲剂溶液(磷酸盐、bicine、碳酸盐)之一以3mg/ml的浓度添加。将得到的溶液在-24℃下冷却，并且冻干以提供泡沫装置。将泡沫装置在40℃、80％相对湿度下置于生理溶液中，并且实时监测lcc共聚物的降解。结果提供在图4中。泡沫中缓冲剂的存在对泡沫的降解不具有不利的负面作用。当前第1页12